一种基于LoRa的农田涝渍灾害预警方法及系统

技术领域

本发明涉及农田水利技术领域，尤其涉及一种基于LoRa的农田涝渍灾害预警方法及系统。

背景技术

近年来受气候变化及人类活动影响，我国干旱和极端降水事件频发，降水的极端分布会导致干旱和洪涝灾害交替发生，往往会对农作物的生长造成较大的威胁。制定科学合理的灌溉排水方案是防治农业旱涝灾害的重要手段，而农业旱涝急转灾害对灌溉排水工作提出了新要求。因此，研究农业农田涝渍灾害监测对于我国农业安全生产和粮食安全保障具有重要的现实意义。

目前，农田涝渍灾害的监测方法依靠气象卫星等手段，成本较高，可靠度较低，且不适合灌区生产实际需要，同时也不利于农田涝渍的数据汇总与分析。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于LoRa的农田涝渍灾害预警方法及系统。

具体方案如下：

一种基于LoRa的农田涝渍灾害预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在农田上安装磁致伸缩传感器分别测量地表水位和地下水位，其中，一个磁致伸缩传感器设置于农田地表上，另一个磁致伸缩传感器设置于农田土壤里；

步骤2，使用LoRa采集装置获取地表水位和地下水位信息，LoRa采集装置将采集到地表水位和地下水位信息通过LoRa通信模块发送至网关；所述网关接收到农水位田信息后通过无线通信模块发送至后台服务器；，LoRa采集装置将采集到地表水位和地下水位信息通过LoRa通信模块发送至网关；所述网关接收到农水位田信息后通过无线通信模块发送至后台服务器；

步骤3，后台服务器解析地表水位和地下水位信息并通过水量平衡法判断是否有涝灾、渍灾、旱灾。

优选的，步骤3具体包括：

当农田地表水位H

当农田地下水位H

当农田地下水位H

本发明还提供了一种基于LoRa的农田涝渍灾害预警系统，其特征在于：包括LoRa采集装置、网关、后台服务器和显示终端，所述LoRa采集装置包括采集传感器、第一LoRa通信模块和RTU，所述RTU与采集传感器、LoRa通信模块连接，所述采集传感器为磁致伸缩传感器，所述磁致伸缩传感器用来测量农田地表水位和地下水位信息，并将采集的农田水位信息发送给RTU，所述RTU通过LoRa通信模块发送至网关；所述网关包括第二LoRa通信模块、微控制器和无线通信模块，所述第二LoRa通信模块接收到农田涝渍信息后传输给微控制器，所述微控制器通过无线通信模块发送至后台服务器，所述后台服务器根据农田涝渍信息发出涝灾、渍灾、旱灾等预警，指导农作物抗旱灌溉或排水排涝。

其中，所述农田涝渍灾害预警系统还包括以下装置：

涝灾预警装置，当农田地表水位H上H

灾预警装置，当农田地下水位H

旱灾预警装置，当农田地下水位H

优选的，所述无线通信模块包括GPRS/4G/5G通信模块。

优选的，所述LoRa采集装置大于等于三个。

优选的，所述LoRa采集装置还可扩展设置一个翻斗式雨量计监测降雨量，辅助农田涝渍监测。

本发明的有益效果在于：采用LoRa通信技术使数据在传输过程中更加稳定、传输距离更远、且具有告警和自动控制调整功能，形成一体化农田涝渍监测系统，非常适用于户外大面积农田的涝渍数据监测与采集站点多的场景，为农田涝渍自动化远程监测提供一种新的技术方案。

附图说明

图1为本发明基于LoRa的农田水旱灾害预警方法实施例1的流程示意图；

图2为本发明基于LoRa的农田水旱灾害预警方法实施例2的流程示意图；

图3为本发明基于LoRa的农田水旱灾害预警系统的原理框图；

图4为本发明基于LoRa的农田水旱灾害预警系统中LoRa采集装置的结构示意图；

图5为本发明基于LoRa的农田水旱灾害预警系统中网关的结构示意图；

图6为本发明实施例的用于测量农田地表水位的磁致伸缩传感器安装示意图；

图7为本发明实施例的用于测量农田地下水位的磁致伸缩传感器安装示意图。

附图标记列表：

1-上端带孔PVC管，2-下端带孔PVC管，3-钢丝绳，4-磁致伸缩传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示，一种基于LoRa的农田涝渍灾害预警方法，包括以下步骤：

步骤1，在农田上安装磁致伸缩传感器分别测量地表水位和地下水位，其中，一个磁致伸缩传感器设置于农田地表上，其外侧套设有上端带孔PVC管1，且该上端带孔PVC管1竖直设置；另一个磁致伸缩传感器设置于农田土壤里，其外侧套设有下端带孔PVC管2，且该下端带孔PVC管2竖直设置；在本实施例中，两PVC管的外侧均套设有过滤网，两磁致伸缩传感器分别通过钢丝绳3悬吊在相应的PVC管中；

步骤2，使用LoRa采集装置获取地表水位和地下水位信息，LoRa采集装置将采集到地表水位和地下水位信息通过LoRa通信模块发送至网关；所述网关接收到农水位田信息后通过无线通信模块发送至后台服务器；，LoRa采集装置将采集到地表水位和地下水位信息通过LoRa通信模块发送至网关；所述网关接收到农水位田信息后通过无线通信模块发送至后台服务器；

步骤3，后台服务器解析地表水位和地下水位信息并通过水量平衡法判断是否有涝灾、渍灾、旱灾，具体方式为：

当农田地表水位H

当农田地下水位H

当农田地下水位H

在本实施例中，分发明一种基于LoRa的农田涝渍灾害预警方法所采用的系统，包括LoRa采集装置、网关和后台服务器，所述LoRa采集装置包括采集传感器、第一LoRa通信模块和RTU，所述RTU与采集传感器、LoRa通信模块连接，所述采集传感器为磁致伸缩传感器，所述磁致伸缩传感器用来测量农田地表水位和地下水位信息，并将采集的农田水位信息发送给RTU，所述RTU通过LoRa通信模块发送至网关；所述网关包括第二LoRa通信模块、微控制器和无线通信模块，所述第二LoRa通信模块接收到农田涝渍信息后传输给微控制器，所述微控制器通过无线通信模块发送至后台服务器，所述后台服务器根据农田涝渍信息发出涝灾、渍灾、旱灾等预警，指导农作物抗旱灌溉或排水排涝。

实施例2

如图2所示，一种基于LoRa的农田涝渍灾害预警方法，包括以下步骤：

步骤1，在农田上安装磁致伸缩传感器分别测量地表水位和地下水位，其中，一个磁致伸缩传感器设置于农田地表上，其外侧套设有上端带孔PVC管1，且该上端带孔PVC管1竖直设置；另一个磁致伸缩传感器设置于农田土壤里，其外侧套设有下端带孔PVC管2，且该下端带孔PVC管2竖直设置；在本实施例中，两PVC管的外侧均套设有过滤网，两磁致伸缩传感器分别通过钢丝绳3悬吊在相应的PVC管中；

步骤2，使用LoRa采集装置获取地表水位和地下水位信息，LoRa采集装置将采集到地表水位和地下水位信息通过LoRa通信模块发送至网关；所述网关接收到农水位田信息后通过无线通信模块发送至后台服务器；，LoRa采集装置将采集到地表水位和地下水位信息通过LoRa通信模块发送至网关；所述网关接收到农水位田信息后通过无线通信模块发送至后台服务器；

步骤3，后台服务器解析地表水位和地下水位信息并通过水量平衡法判断是否有涝灾、渍灾、旱灾，具体方式为：

当农田地表水位H

当农田地下水位H

当农田地下水位H

步骤4，显示屏获取后台服务器解析的水位信息并进行显示。

在本实施例中，分发明一种基于LoRa的农田涝渍灾害预警方法所采用的系统，还包括显示终端，所述显示终端获取后台服务器解析的水位信息并进行显示。

在本实施例中，无线通信模块包括GPRS/4G/5G通信模块；LoRa采集装置大于等于三个；LoRa采集装置还可扩展设置一个翻斗式雨量计监测降雨量，辅助农田涝渍监测。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。